Rhythmogenese und synaptische Plastizität im entorhinalen Kortex-Hippokampus-Komplex

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Die hippokampale Formation dient unter anderem der Speicherung von räumlichen Informationen und von expliziten Gedächtnisspuren. Auf Dauer werden Informationen nur nach lokaler Konsolidierung gespeichert, wobei Gedächtniskonsolidierung oft auch Transfer aus dem Hippokampus in andere Strukturen erfordert. Für die Gedächtnis-Konsolidierung gibt es drei Hypothesen: 1. Während des REM-Schlafes und dabei auftretender Theta- und Gammaaktivität werden gespeicherte Informationen reaktiviert und dadurch in andere kortikale Strukturen übertragen bzw. im Hippokampus selbst stabilisiert. 2. Während Nicht-REM-Schlaf und Wachzuständen werden einmal gespeicherte Informationen als sharp wave ripple (SWR)-Komplexe aktiviert, die dann LTP in nachgeschalteten Strukturen induzieren können. 3. Gedächtniskonsolidierung soll durch häufiges Abrufen der Informationen bewirkt werden. Kürzlich wurde entdeckt, dass durch Aktivierung des EC Schicht III-CA1 Weges, der wahrscheinlich in Abrufprozesse involviert ist, heterosynaptisch Veränderungen in der Kopplung von Schafferkollateralen und CA1-Pyramidenzellen auslösbar sind, und dass durch Reize, die LTP auslösen, sich auch SWR Komplexe induzieren lassen. Es sollen nun folgende Hypothesen geprüft werden: 1. Wiederholte hochfrequente Stimulation induziert auch außerhalb der CA3-CA1 Region SWR-Komplexe 2. Niederfrequente Aktivierung des Weges, der für den Abruf von Informationen verantwortlich gemacht wird, vermittelt über eine an Interneuronen induzierte LTD heterosynaptisch die Verstärkung einer in der Area CA1 ausgelösten LTP und induziert ebenfalls SWR-Komplexe, wobei wahrscheinlich NMDA-Rezeptor unabhängige Transduktionsprozesse beteiligt sind. Damit in Zusammenhang steht die Frage nach der Identifizierung von Interneuronen, die diese heterosynaptischen Prozesse vermitteln können. 3. Andere Reizmuster, die LTP induzieren (Theta burst Aktivierung, niederfrequente Reizung kombiniert mit Dopamin, Noradrenalin, ev. BDNF), führen ebenfalls zur Induktion von SWR-Komplexen. 4. Reproduktion der SWR-Aktivitätsmuster in Form strukturierter Reizserien induziert außerhalb des Hippokampus LTP. 5. Die gleichen Reizmuster induzieren auch in vivo SWR-Komplexe 6. Zur Stabilisierung der Netzwerkaktivität trägt verstärkte Hemmung bei.